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1、巖石相似材料的試驗研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：李兵指導(dǎo)老師：周小平教授學(xué)位類別：工程碩士（建筑與土木工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)土木工程學(xué)院二O一五年十一月ExperimentalstudyofrocksimilarmaterialAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiBingSupervisedbyProf.ZhouXiaopingSpecialty:ME(Architec
2、turalandCivilEngineering)CollegeofCivilEngineeringofChongQingUniversity,ChongQing,ChinaNovember2015中文摘要摘要相似模型試驗結(jié)果與實際工程現(xiàn)象具有很大的相似性，因此相似模型試驗可以定性和定量地體現(xiàn)天然巖體的受力特性，能夠比較準確地分析與施工過程有關(guān)的實際巖土工程問題，還能相對真實地分析具有復(fù)雜地層和地質(zhì)構(gòu)造的實際巖土工程問題，等等。在新建的工程中，很多難以解決的工程問題和巖土工程非常相關(guān)，從而引起巖土工程相關(guān)問題原來越來復(fù)雜，因此急需解決的巖土工程問題也相繼出現(xiàn)，因
3、此應(yīng)用相似模型試驗手段來解決當前的一些巖土工程問題就更具有實際的工程意義。本文首先依據(jù)物理力學(xué)相似理論，列式進行推導(dǎo)計算得出原型物理量與模型物理量之間應(yīng)滿足的比例關(guān)系，根據(jù)實際巖體的物理力學(xué)參數(shù)和相似比計算出模型相似材料的物理力學(xué)參數(shù)。除此以外，總結(jié)分析當前國內(nèi)外巖體相似材料的組成和配比方案，然后自行研制巖體延性破壞相似材料和巖體脆性破壞相似材料，隨后用自行研制的這兩種相似材料澆筑制作小型試件，并進行單軸壓縮試驗來得到相似材料的物理力學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下：①詳細介紹了巖土相似模型試驗應(yīng)遵循的物理力學(xué)相似原理，然后列出原型和模型應(yīng)滿足的平衡方程、幾何方程、物理
4、方程、應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件進行計算，從而得到了相似模型試驗應(yīng)滿足的相似關(guān)系。除此以外，還對巖土相似模擬試驗的常用量測方法進行了簡要介紹。根據(jù)物理力學(xué)相似原理要求物理量、幾何尺度、數(shù)學(xué)量等滿足相似比的原理為依據(jù)，對物理力學(xué)相似原理三定理進行了簡單地分析敘述，并指出了相似原理應(yīng)用在實際的相似模型試驗中存在的一些局限性，從而提出依據(jù)實際工程中特別需要研究的問題有必要建立數(shù)學(xué)物理概化分析模型。依據(jù)前人在巖土工程中的應(yīng)用物理相似模型試驗的經(jīng)驗，對相似材料物理模型試驗的設(shè)計理念進行了簡單地描述；②綜合分析及總結(jié)前人研制的巖體相似模型材料，最終決定采用河砂、重晶石、環(huán)氧
5、樹脂、聚酰胺、硅橡膠、酒精作為原材料來配制能模擬巖體延性破壞性質(zhì)的相似材料，并且最終研究分析，能模擬巖體脆性破壞性質(zhì)的相似材料可以采用河砂、重晶石、松香、酒精為原材料來進行配制，并且可以改變配制巖體相似材料原材料中的膠凝材料（如環(huán)氧樹脂、聚酰胺、松香）的用量，可以使巖體相似材料的彈性模量、抗壓強度在較大范圍內(nèi)變化以便滿足不同實際巖土工程的模型試驗的要求；③依據(jù)總結(jié)分析得到的相似材料的組成配比，澆筑制作相似材料的小型試件，待試件干燥硬化后用實驗室的電子萬能試驗機進行單軸壓縮試驗，從而得到相似材料小型試件的力-位移全過程曲線，依據(jù)得到的力-位移全過程曲線可以知道相似
6、I重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文材料的彈性模量、抗壓強度以及延性破壞性質(zhì)、脆性破壞性質(zhì)，得到的數(shù)據(jù)可以為以后的相似模擬試驗提供相似材料配比的定量參考。④通過對不同配比相似材料進行裂紋擴展試驗并對試驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析，得到了相似材料不同配比對試件裂紋擴展方式、力學(xué)特性的影響。關(guān)鍵詞：相似理論，延性巖體相似材料，脆性巖體相似材料，裂紋擴展II英文摘要ABSTRACTThesimilarmodeltestisfairlyevident,therefore,itcouldreflectnotonlythegeotechnicalrelatedmechanicalcharacte
7、risticsofthenaturalrockmassquantitativelyorqualitatively,butalsothemutualeffectbetweenthosecharacteristicsandthegeotechnicalengineeringconstruction.Withthesimilarmodeltest,theanalysis,suchasthecomplexgeotechnicalengineering,thestructureofcomplexstratumandthecomponentofthecomplexrockm
8、ass,etc.coul
